基于模型设计的自平衡车样机研发.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.035基于模型设计的自平衡车样机研发王杨（长安大学电子与控制工程学院，陕西西安710064）摘要：针对提高两轮自平衡车开发效率以及降低开发成本，采用基于模型设计的方法开发两轮自平衡车样机。首先建立了两轮自平衡车的本体模型和控制器模型，并通过仿真分析验证了控制算法的有效性，接着搭建了两轮自平衡车代码模型和硬件平台，进行自动代码生成与实验验证。实车实验结果表明两轮自平衡车能够实现自平衡功能，验证了基于模型设计方法的可行性。关键词：自平衡车；基于模型设计；代码模型；自动代码生成中图分类号：U469.72文献

2、标识码：A文章编号：1671-7988(2016)08-113-02Designofself-balancingelectricvehicleprototypebasedonMBDWangYang(SchoolofElectronicandControlEngineering,Chang’anUniversity,ShaanxiXi’an710064)Abstract:Inordertoimprovedevelopmentefficiencyandreducedevelopmentcostsforself-balancingvehicle,thispaperadopt

3、sthemethodofmodelbaseddesigntodesignthetwo-wheeledselfbalancingvehicleprototype.Firstly,thispaperestablishedthemodelofself-balancingvehicleandthecontrollermodelandverifytheeffectivenessofthecontrolalgorithmbysimulationanalysis,then,thispaperbuiltthecodemodelandhardwareplatformfortheself

4、-balancingvehicle.Byautomaticcodegenerationandexperimentalverification,realvehicletestresultsshowthattwo-wheeledselfbalancingvehiclecanachieveself-balancefunction,andverifythefeasibilityofmodel-baseddesignmethod.Keywords:self-balancingelectricvehicle;modelbaseddesign;codemodel;automatic

5、codegenerationCLCNO.:U469.72DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2016)08-113-02主流V模式开发流程，本文采用基于模型设计的方法，开发引言两轮自平衡车样机，并通过搭建硬件实验平台，验证了自平衡车样机的自平衡功能，同时也验证了基于模型设计方法的两轮自平衡车系统区别于传统的轮式车辆，具有转弯半可行性。径为零、驱动功率小、适用于多种特殊场合、可反复充电使[1-3]用、绿色环保等特点，有着广泛的应用前景。目前，两轮1、基于模型设计的方法自平衡机器人的研究在美国，日本，瑞士等国家得到迅速的发展。然而，自平衡车

6、开发方案仍采用传统的开发流程，设诞生于20世纪90年代中期的基于模型的设计技术，经过[5]计阶段就需要打造硬件平台，前期资金投入多；测试阶段只10多年的发展逐步完善，已被广泛接受。基于模型的设计能在完成原型样机之后才能进行，查错与修正的费用巨大，以TI公司和MathWorks公司联合开发的EmbedCoder工具造成潜在的市场风险；软件编程采用传统的手工编程方式，箱为依托，为嵌入式开发开拓了新途径。它可以将传统开发[4]人员素质要求高、难度大、效率低、错误多。因此针对提流程中的四个相互割裂的阶段有机的结合了起来，在可视化高两轮自平衡车产品开发效率以及降低开发成本，结合

7、当前平台上（如MATLAB），从需求分析阶段就开始验证与测试，让工程师把精力主要投入到算法和测试用例的研究上，将嵌作者简介：王杨，（1990.6-）女，就读于长安大学电子与控制工程入式C代码的编程工作留给计算机去自动完成，有效的减小学院。专业：控制工程与控制理论。2016年第8期王杨：基于模型设计的自平衡车样机研发114[4]了人为引入错误的可能。这样不仅提高了代码的可靠性与一工具箱是TI公司和MathWork公司联合开发底层驱动模块，致性，同时加快了软硬件的开发速度，缩短了开发周期。结合底层驱动模块搭建如图3所示的代码模型。基于模型的设计流程主要包